基于光纤传输的多路高速数据采集系统
高速公路的机电的系统介绍
高速公路交通机电工程简介高速公路交通机电工程包括三大系统、隧道机电工程（供电、消防、通风、照明等）。
三大系统包括''监控系统〃、''收费系统〃和''通信系统〃。
以下根据我公司长年在高速公路机电工程领域作为集成商及产品供应商的经验，对三大系统的解决方案作简要介绍。
一、监控系统监控系统主要由信息采集子系统、监控中心及信息发布子系统三大部分组成。
信息采集子系统包括：车辆检测器、气象检测器、紧急电话和巡逻车。
信息发布子系统包括交通标志、标线和信号等，是交通监控管理为用户服务的主要形式。
监控中心是高速公路全线路监控系统的最高层即控制中心，主要负责全线路范围内交通情况的监视和控制。
监控系统的功能包括：道路及隧道桥梁监视、交通量检测、气象监测、信息采集与发布、交通诱导、隧道检测等。
主要设备包括：车辆检测系统、气象检测设备（能见度、冰检等）、情报板系统、路侧摄像机系统、监控分中心计算机网络、地图板、大屏幕投影系统、图像监视系统、主控制台和监控软件、事件检测系统、隧道CO/VI检测设备、隧道火灾检测及报警系统、隧道PLC设备等。
针对交通监控系统的系统构建目标与运营单位的运营管理需求，结合系统设备的功能特点与运行方式，我公司在长期工程实践的基础上，本着功能清晰、操作简捷、先进适用、便于扩充的原则提出以下系统解决方案。
（1）道路监控系统•路段监控中（分）中心计算机管理系统主要包括系统硬件与软件两个组成部分，其中计算机硬件主要有：数据库服务器、业务计算机、图形计算机、路由器、交换机、打印机等；软件系统主要包括：系统软件、支撑软件和业务管理软件等。
利用计算机管理系统可以完成对于道路沿线外场设备的状态查询、信息获取、功能设定；交通管理方案的比较与优选、交通控制参数的确定；路政、公安、医疗等相关部门的信息共享与突发事件的协同处理；报表打印、日常信息管理等功能；•信息采集系统精彩文档用于道路沿线的交通、环境信息的采集，采集方式主要有人工采集和自动采集两种。
数据采集系统研究背景和意义
数据采集系统研究背景和意义随着社会的不断进步，为了保障人们能够健康安全的使用各种资源，需要对各个资源供给设备实时的监控，例如电力供电系统、工业控制系统、网络等，确保这些直接关系人们生活的资源安全可靠。
国家电力监管委员会公告 2011 年第 3 号文件《2011 年供电监管报告》指出，在选取检查的 215 家供电企业中，总共发现供电质量问题涉及的企业有 133 家，这些企业存在着基础数量错误、漏录、运行事件错录以及电压监测点数不足，设置不合理等问题；一方面，造成电能质量问题的因素逐渐增加，另一方面人们对电能质量以及电能的可靠性要求越来越高；电能质量问题对电网和配电系统造成的直接危害和可能对人类生活和生产造成的损失也越来越大，电能质量的好坏直接关系到了国民经济的总体效益。
一个计算中心如果失去电源 3 秒就有可能破坏数小时的数据处理结果而造成上百万上千万的经济损失；在大型机器制造厂，1 秒的电压突降就有可能造成生产状况异常或者质量破坏。
因此一方面我们必须做好防范措施，另一方面必须要做好及时发现问题和及时解决问题的准备，这就迫切需要对供电系统能够实时准确的监控，出现问题能够及时得到通知并解决，确保出现的问题第一时间被解决，提高供电的质量。
在互联网发展的过程中也滋生了大量不稳定的因素，大量垃圾信息、大量网络攻击应运而生，据赛门铁克公司 2011 年的安全状况调查报告显示，在 2011 年的 12 个月中，71%的受访企业受到网络攻击，在遭受攻击的企业中，92%的企业因为遭受到攻击而导致损失，据 Imperva 对 2011 年 6 月~11 月对网络恶意程序的分析中指出每月被检测的网络应用程序要遭受到 13 万次~38 万次不等的攻击，最高时，每小时就会遭受 3 万 8 千次攻击；为了减少因网络攻击而遭受的损失，我们应该做好网络监控工作，及时发现网络中的垃圾和破坏信息，并且及时做出处理和防范工作。
而绝大部分监控系统都要能够及时正确的获取大量监控数据，因此对一种可靠及时的数据采集系统的需求越来越迫切，本研究课题基于这一点设计了一个基于硬件获取数据的数据采集系统。
多路传输系统的概论
多路传输系统的概论多路传输系统的概述一、多路传输系统的概术随着电子技术的快速发展和在汽车上的广泛应用，汽车电子化程度越来越低。
从发动机掌控至传动系则掌控，从高速行驶、刹车、转为系则掌控至安全保证系统及仪表报警系统，从电源管理至为提升舒适性而并作的各种不懈努力，并使汽车电子系统构成了一个繁杂的大系统。
这些系统除了各自的电源线外，还须要互相通信，若使用常规的点――点间的布线方法展开布线，那么整个汽车的布线将可以例如一团乱麻，在这种情况下多路信息传输系统应运而生了。
多路传输就是所指在同一地下通道或线路上同时传输多条信息。
事实上数据信息就是依次传输的。
但是数度非常慢，似乎就是同一时间传输的。
1、信息通信如同打电话，与对方通过电话线连接，通过电话线发送和接收信息。
can数据总线中的数据传递就像一个电话会议，一个电话用户（控制单元）将信息“讲入”网络中，其他用户通过网络“接听”这个数据。
对这个数据感兴趣的用户就会利用数据，而其他用户则选择忽略。
2、广播方法那些被互换的信息称作信息帧。
一个传送的信息帧可以被任何一个掌控单元发送，这种规则称作广播。
通过这种广播方法可以就是所有联网的掌控单元总是巨涌相同的信息状态。
bus的概念bus即公共汽车，和导线的信息传输较之，bus共同组成的网络系统能快速、精确、大量的传输信息。
数据总线载运选定设备或所有设备之间的数据，就像是公共汽车载运东站与东站之间的乘客。
网络的应用汽车网络传输与网吧、国际互联网有相似的关系。
网络是由控制单元和\\或诊断测试仪组成的电子系统，这些控制单元或诊断测试仪之间至少用一根导线连接。
网络允许各个模块相互通信，为了区分不同的设备，需要设置不同的地址。
3、多路传输系统的产生以水温传感器为例，很多传感器都需要它的信息，发动机控制单元利用它控制喷油量，即冷车增加喷油，热车减少喷油发动机控制单元还要利用水温信号控制点火和爆震；变速器单元利用它来控制换挡时间；仪表系统要用该信号来显示发动机温度；其他系统也要用到水温信号，如空调系统等所以有些车上需要安装三四个水温传感器，分别为不同的系统提供工作信号，照此趋势车上的控制线路会越来越复杂。
ControlNet原理和应用
PLC知识一、概述ControlNet是近年来推出的面向控制层的实时性现场总线络，在同一物理层介质链路上提供时间关键性I／O数据和报文数据，包括程序的上载／下载，组态数据和端到端的报文传递等通讯支持，是具有高度确定性、可重复的高速控制和数据采集络，I／O性能和端到端通讯性能都较传统络有较大的提高。
二、ControlNet系统原理ControlNet是基于生产者/消费者模式(Producer／Consumer Model)的络。
ControlNet允许在同一链路上有多个控制器共存，支持输入数据或端到端的多路发送，这就大大的减少了络上的交通量，提高了络效率和络性能。
ControlNet是高度确定性、可重复性的络。
ControlNet能预见数据何时能够可靠传输到目标的能力，同时数据的传输时间不受络节点添加/删除情况或络繁忙状况而保持恒定的能力。
在实际应用中，通过络组态时选择性设定有计划I/O分组或互锁时间，这些要求能得到更进一步的保证。
生产者/消费者模式允许络中所有的节点同时获取来自同一数据源的数据。
最终，该模式提高了效率，因为数据只发送一次，而与数据使用者(Consumer)的数量无关，并且具有精确的同步性。
因为数据将同时到达每一个节点。
生产者－消费者模式的优点在于：多个节点可以同时消费(Consume，即读取)来自同一个生产省(Producer，即数据源)所提供的数据。
节点间易于同步，可以获得更为精确的系统性能，设备可以实现自主通信，无需系统主站。
ControlNet提供了简单、高度确定而且灵活的传输数据方式。
ControlNet在执行操作、数据实时监控时不会影响到I／O控制的性能。
因此，ControlNet非常适用于一些控制关系有复杂关联、要求控制控制信息同步、协调实时控制、数据传输速度要求较高的应用场合。
ControlNet的明显优点是：同一链路上满足I/O数据、实时互锁、端到端报文传输和编程/组态等信息应用的多样要求；是确定性、可重复性的控制络，适合离散控制和过程控制；同一链路上允许有多个控制器同时共存；输入数据和端到端信息的多路发送支持；可选的介质冗余和本征安全；安装和维护的简单性；络上节点居于对等地位，可以从任意节点实现络存取；灵活的拓扑结构（总线型、树型、星型等）和介质选择（同轴电缆、光纤和其它）。
基于光纤以太网的集抄数据传输研究
Ｓ ｕ ｙｏ ｅｅ ｉ ｇＤａａＴ ａ ｓ ｉｓｏ ｓ ｄｏ ｔ ａ ｉ ｅ ｔ ｅ ｅ ｔ ｄ ｎ Ｍ ｔｒ ｔ ｒ ｎ ｍ ｓｉｎ Ｂａ ｅ ｎ Ｏｐ ｉ ｌ ｂ ｒＥ ｈ ｍ ｔ ｎ ｃ Ｆ
Ｌ ｎ —ｉ， ｎ ｎｔｏ பைடு நூலகம் ｇｘａＱｉ — Ｈｏ Ｗｅ ａ
（ ｓａｃ ｉｇＣ ｎｅ ｆ ｕ ａｇＰ ｗｅ ｕ ｐｙＣ ｍｐｎ ， ｕ ａ ｇ ｎ ｎ４ ７ ０ ， ｈｎ ） Ｄｉ ｔ ｎ ｅ ｔｒ Ｐ ｙｎ ｏ ｒ ｐ ｌ ｏ ａ ｙ Ｐ ｙｎ ａ ５ ０ ０ Ｃ ｉａ ｐ ｈ ｏ Ｓ Ｈｅ
一
电系统 在线 的、 准实 时 的闭环控 制 。
本 文 以集 抄 系统 如何 利用 现有 的配 电 自动 化
刑
的光 纤 以太 网通道 进 行传 输 的 问题 为例 。 不 同设 对 备之 间 的互连 问题 进行 了有益 的探讨 。
图 １ 配 电 自动化 系统 的结 构示 意 图
提 出 了利 用 光 纤 以 太 网的 特 点 实现 集抄 信 息在 配 电 自动 化 系统 中 透 明传 输 的 方 法 。
关 键 词 ： 电 自动 化 配 集抄 系统 光 纤 以太 网 Ｆ Ｕ ｒ
中图 分 类 号 ： Ｍ７ ２ Ｔ ３
文献 标 识 码 ： Ｂ
文章编号： ２ ０ ０－ １－ ３ Ｘ（０ ７）１ ０ ２ ０ －
维普资讯
１ ２
河 南 电 力
２０ 年 第 １ ０７ 期
基于光纤以太网的集抄数据传输研究
李 红 霞 ， 文 韬 秦
（ 河南省 濮阳供 电公 司 电力调 度 中心 ， 南 濮 阳 ４７ ０ ） 河 ５０ ０
摘 要 ： 绍 了配 电 自动化 系统 的构 成 ， 介 对在 工程 实践 中遇 到 的 与 集 抄 系统 进 行 互 连 的 问题 进 行 了有 益 的 探 讨 ， 并
ControlNet原理和应用
ControlNet原理和应用一、概述ControlNet是近年来推出的面向控制层的实时性现场总线网络，在同一物理层介质链路上提供时间关键性I／O数据和报文数据，包括程序的上载／下载，组态数据和端到端的报文传递等通讯支持，是具有高度确定性、可重复的高速控制和数据采集网络，I／O性能和端到端通讯性能都较传统网络有较大的提高。
二、ControlNet系统原理ControlNet是基于生产者/消费者模式(Producer／Consumer Model)的网络。
Co ntrolNet允许在同一链路上有多个控制器共存，支持输入数据或端到端的多路发送，这就大大的减少了网络上的交通量，提高了网络效率和网络性能。
ControlNet是高度确定性、可重复性的网络。
ControlNet能预见数据何时能够可靠传输到目标的能力，同时数据的传输时间不受网络节点添加/删除情况或网络繁忙状况而保持恒定的能力。
在实际应用中，通过网络组态时选择性设定有计划I/O分组或互锁时间，这些要求能得到更进一步的保证。
生产者/消费者模式允许网络中所有的节点同时获取来自同一数据源的数据。
最终，该模式提高了效率，因为数据只发送一次，而与数据使用者(Consumer)的数量无关，并且具有精确的同步性。
因为数据将同时到达每一个节点。
生产者－消费者模式的优点在于：多个节点可以同时消费(Consume，即读取)来自同一个生产省(Producer，即数据源)所提供的数据。
节点间易于同步，可以获得更为精确的系统性能，设备可以实现自主通信，无需系统主站。
ControlNet提供了简单、高度确定而且灵活的传输数据方式。
ControlNet在执行操作、数据实时监控时不会影响到I／O控制的性能。
因此，ControlNet非常适用于一些控制关系有复杂关联、要求控制控制信息同步、协调实时控制、数据传输速度要求较高的应用场合。
ControlNet的明显优点是：同一链路上满足I/O数据、实时互锁、端到端报文传输和编程/组态等信息应用的多样要求；是确定性、可重复性的控制网络，适合离散控制和过程控制；同一链路上允许有多个控制器同时共存；输入数据和端到端信息的多路发送支持；可选的介质冗余和本征安全；安装和维护的简单性；网络上节点居于对等地位，可以从任意节点实现网络存取；灵活的拓扑结构（总线型、树型、星型等）和介质选择（同轴电缆、光纤和其它）。
基于混合复用方式多路信号光纤通信系统
基于混合复用方式的多路信号光纤通信系统[摘要]本文针对信息时代对通信的要求,提出了利用波分复用和时分复用混合复用的方式实现16路信号光纤传输的设计方案。
详细说明了利用基于fpga的复用/解复用器在光纤通信中的作用及优势,给出了基于混合复用方式的16路信号的光纤通信原理图。
[关键词]时分复用波分复用光纤通信1、引言通信技术的发展使人类快速步入了信息时代,信息时代对通信的要求一直持续着迅猛增长的势头。
因此,在高通信容量的需求下,光纤通信的容量也需要不断的扩充。
实现光纤通信扩容的主要手段是复用技术,目前复用方法有:时分复用(tmn)、波分复用(wdm)、频分复用(fdm)等。
时分复用技术已经成为一种很成熟的复用技术,该技术的核心是将传输的时间分割成若干个小的时隙,将需要传输的多路信号按照一定的规律插入相应时隙,实现多路信号复用。
波分复用技术的基本原理是多个信源电信号调制各自的光载波,经复用后在将其在一根光纤上进行传输,并在接收端经解复用器将各个不同波长的光载波分开。
本文采用的时分和波分复用技术能有效解决多路数字信号通过单纤传输的问题。
2、光纤通信基本原理基本的光纤通信系统由数据源,光发送端,光学信道和光接收机组成,其系统图如图1所示。
其中数据源包括所有的信号源,如语音、图像等经过信源编码后所得到的信号。
光发送机和调制器的主要功能是实现将信号转换成适合在光纤上传输的信号,以便从中提取消息。
最后得到的电信号转换成对应的语音图像等信息。
3、16路复用传输系统结构为了实现24路数字信号在一根光纤中的全双工传输通信,系统采用时分复用和波分复用相混合的方法,通过可编程器件fpga实现光纤通信的传输。
3.1、编码接收与发送部分系统采用专用的集成芯片编码发送、接收并解码。
芯片能够自动进行8b/10b编解码,编码遵循x3.230协议,芯片驱动能力需要足够强是的在不加任何补偿电路的情况下,保持良好的传输能力。
系统通过fpga实现接收和发送的功能,fpga控制在光纤通信系统中发挥着重要的作用。
高速公路通信系统概论
对采集的数据进行清洗、整合、转换和计算，提取有价值的信息。
数据存储
采用高性能的数据库管理系统，对处理后的数据进行存储和管理， 确保数据的安全性和可访问性。
业务应用软件开发与集成
软件开发
根据高速公路通信系统的业务需求，开发相应的应用软件，如监控软件、调度软 件、信息发布软件等。
软件集成
将各个应用软件进行集成，形成一个完整的业务应用系统，实现数据的共享和协 同工作。
交换网络技术
01
02
03
电路交换技术
通过建立固定的物理连接 来实现通信，适用于语音 通话等传统通信业务。
分组交换技术
将数据分成多个小组进行 传输和交换，适用于数据 业务突发性和不确定性的 特点。
ATM交换技术
基于异步传输模式（ATM） 的信元交换技术，支持语 音、数据和视频等多种业 务的综合传输。
包括程控交换机、以太网交换机等，根据高速公路通信系统的需 求选择合适的类型。
交换设备容量与扩展性
选择具有足够容量和良好扩展性的交换设备，以适应未来通信业务 的发展。
设备性能与管理功能
考虑交换设备的性能参数、稳定性、管理功能等因素，选择高质量 的交换设备。
接入设备介绍与选型建议
01
接入设备类型
包括光接入设备、无线接入设备等，根据高速公路通信系统的接入需求
06 高速公路通信系统发展趋 势与挑战
技术创新带来的机遇和挑战
新技术的应用
随着5G、物联网、云计算等技术的不断发展，高速公路通信 系统正面临着技术升级和转型的机遇，这些新技术的应用将 带来更高的传输速度、更低的时延和更广泛的覆盖范围。
技术挑战
然而，新技术的应用也带来了一系列技术挑战，如网络安全 、数据隐私保护、设备兼容性等问题，需要通信行业和相关 领域共同合作解决。
高速公路视频监控系统光端机级联式传输
高速公路视频监控系统传输设备选择(图)高速公路视频监控系统中介传输是整个系统至关重要的部分，其信号传输的质量直接影响到图像的质量，关系到高速球功能与质量的发挥。
因此传输设备选择尤为重要，高速公路前端监控点覆盖范围广，离监控中心距离长，为满足信号稳定有效地长距离传输、抗环境干扰，必须设计一个完整统一的低损耗传输网络来承载各种信号。
光纤及相应设备组成的传输网络具有传输带宽、容量大、不受电磁干扰、受外界环境影响小等诸多优点，所以传输系统采用光端机通过光纤网络传输是最常用最适宜的方式。
高速公路视频监控系统需采用光纤传输的是“收费站监控中心至路段监控中心”和“道路路面监控点至收费站监控中心或路段监控中心”。
收费站至路段监控中心的传输一般会根据实际情况采用编码器或光端机两种方式。
编码器为数字编码设备，将收费站输出的模拟图像转换为TCP/IP或E1口信号，上传到高速公路内部网络中。
光端机一般采用点对点方式，选择合适路数的数字光端机（数字光端机采用先进的数字编码方式，可有效消除重影、抖动和通道间的串扰，从而可达到更高的视频传输品质），将视频信号转为光信号通过光纤传输到监控中心。
道路路面监控点到收费站监控中心传输最适合的办法为采用光端机通过光纤传输，高速路面监控点分布间隙远，离中心的距离逐渐延长，离监控中心较远的监控点采用点对点光端机需加中介器或转传的方式实现，这样不仅浪费了光纤数量，且图像质量也会受到损耗。
GF级联式光端机传输系统刚好弥补了点对点光端机的缺陷，用于传输高速公路路面监控点是再适合不过了。
级联光端机的特征和性能级联式光端机连接图点击此处查看全部新闻图片级联式光端机不仅大大的节省了光纤数量，而且还节省了光端机数量。
GF级联(又称节点式)光端机系统以光端机作为级联链路中的基本模块，结合电级联技术和CWDM光级联技术而组成，在一芯单模光纤上实现多达128个传输区间的128路视频、多路数据、音频的级联传输。
SRIO的高速数据传输系统解决方案
SRIO的高速数据传输系统解决方案
任勇峰;韩子舟;李辉景
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2022(22)4
【摘要】为了解决高速图像信息采集端与存储端在远距离传输过程中速率低、可靠性差的问题,提出了基于SRIO的高速数据传输系统解决方案。
该系统包括1553B命令接收接口、SRIO数据接收接口、LVDS数据回读接口与存储器数据交换接口。
配合单元测试台和存储器,通过上位机软件对LVDS接口回读的数据进行解包分析,以检验接收到的SRIO数据是否有误码与丢帧。
该系统采用重传机制,确保数据可以高速、可靠地完成回读。
经验证,该系统中SRIO数据可以2.5 Gbps的传输速率在10 m的光纤中实现无误码传输。
【总页数】5页(P78-82)
【作者】任勇峰;韩子舟;李辉景
【作者单位】中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室电子测试技术重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN914
【相关文献】
1.基于Zynq-7000的SRIO高速数据传输设计与实现
2.基于高速串行总线SRIO 的数据传输
3.采用SRIO协议实现多DSP实时系统图像数据传输
4.基于SRIO的
高速射频信号存储系统的开发5.FPGA+SRIO+VPX架构的多路高速互连信息处理系统实现
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片， Ｔ Ｌ Ｋ１ ５ ０ １作 为 串／ 并转换和 ８ Ｂ ／ １ ０ Ｂ编码 芯 片 。Ａ ／ Ｄ采 样 频 率 为 ２ Ｏ ＭＨｚ ， 整 个 系统 的 数 据 传 输 速 率
达到 了 １ ９ ２ ０ Ｍｂ ／ ｓ 。 通过 使 用 Ｖ ｅ ｒ ｉ ｌ ｏ ｇ语 言编 程 ， 实现 了数 据 的 采 集 以及 传 输 。 该 方 案 具 有 可行 性 好 、 方 法 简单 、 成本低的优点。
关 键 词 ：高速数 据 采 集 ； 时分复用 ； 光纤 ； Ｔ Ｌ Ｋ１ ５ ０ １
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｐ ２ ３ ｌ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０ ２ ５ ８ — ７ ９ ９ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ７ ７ — ０ ３
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近年 来 ， 数 据 采 集 在 现 代 工 业 生 产 及 科 学 研 究 中 的
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基于光 纤传输 的多路高速数据 采集系统
何 林 飞 ， 滨工 程 大 学 信 息 与通 信 工 程 学 院 ，黑 龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ）
摘 要 ：介 绍 了 ８路 高 速 数 据 采 集 传 输 系 统 的 设 计 与 实 现 。 使 用 时 分 复 用 的 数 据 传 输 方 式 将 ８通 道 数 据 通 过 ３个 光 纤 通 道 传 输 给 处 理 设 备 ， 解 决 了 多路 高 速 数 据 传 输 的 问 题 。采 用 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 作 为 主 控 芯
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